用ZEMAX實現(xiàn)對光源地仿真

用ZEMAX實現(xiàn)對光源的仿真要精確地模擬一個照明系統(tǒng)，實現(xiàn)對光源的精確模擬是關(guān)鍵。這里討論三個問題：、 、三、如果只知道有關(guān)的光源的簡單數(shù)據(jù)，如何模擬？如果已知關(guān)于光源的詳細數(shù)據(jù)，又如何模擬？如何模擬一個幾何形狀復雜的光源？F面從第一個問題開始討論：若僅知道光源的簡單數(shù)據(jù)，如何對光源進行仿真?打開ZEMAX，將其切換到非序列模式:znIHsiis￡li■如Clrl+HCtrl+DznIHsiis￡li■如Clrl+HCtrl+D#listSessoiiPalis母S?0<4ni：L-kl ^LM-adSfliaidtL UodaNan-lBqn?niLtlIni.irtLiniCkrL+SEELtFr?f?TKK4E有關(guān)光能及其計算的問題,要特別注意物理單位。本例中光照度單位采用勒克司。將缺省的非序列物的類型設為source_radial。在ZEMAX中,source_radial代表一個矩形或橢圓形平面光源，它能向半球面空間內(nèi)發(fā)射光線。在半球面內(nèi),

光線關(guān)于本地Z軸呈對稱分布，并且光線的強度隨角度的分布屬立萬樣條擬合。將nullobject定義為source_radial是將光源數(shù)據(jù)輸入到ZEMAX的最簡單直接的方式。右鍵單擊nullobject:CbjiHEK-Tjnp?BitPfajact-血樂皿OdXPEtdETPRui-hioa~Pc]I VuLLCbjiAffL□1叫mDOd>]DD|□.E>CddDb|迢図T矗日 >：dsiii!：i.r^i^CAj：T矗日 >：dsiii!：i.r^i^CAj：i：!MridLflul*:邑3吐iinrLr史.CBIHEiLEfinsjcijiah|SrGirKaE|TjpkCe+>叭”.HtiDfapidSg諜凸吐SttfLiECL呂gsEli^￡emc?FdwJEekimFIh￡emc?GDxvBfl![be也R砂l(fā)m=HTHeDfct?Ei廠DtirrllaA.DtfadnDaNalDimCbjKi:廠UniDUJ>：fZHtfdniOd?Eh?4工DiwLacdAHi：如下圖所示，是美國Lumileds（流明）公司的LED產(chǎn)品LXML-PWW1說明書中提供的發(fā)光強度分布曲線。它呈明顯的余弦分布。毎即毎馬師導口出R辱田配日AngularDisplacementdeg根據(jù)上述曲線，我們可以構(gòu)造這樣出表2：表2LXML-PWW1的空間強度分布

度 相對強度（任意單位01009996129615

20942590308635824074456850635553604565387028752380168510905說明書上還注明，LXML-PWW1的直徑是6mm,典型輸出功率是120lumens。設layoutrays數(shù)量為30，analysisrays數(shù)量為10000000。將上述參數(shù)輸入到ZEMAX中:￥：iHon-Je^ucncCoapoceniEdhtor fL~|1t trr-M-rlitidi-M-E|i4ifchu111#Typ-iI|15.DD|I|Z5.DD|I(34CM；＞I|35.DD|I(441ISE.aMDMSBMDC9D3*.QMUMMDatXXJQae.aMDDaBEMDCilD(JMDMt-3Zr^C-IEC-3EJx-：E-5D.0MDM-M-MWM&5D.QMDMD我們得到光源的外形圖和灰度度:

Petect&ETievei2Ifcdit*SfittingsErint虹嗣師IcirloaiLlpdftttS.?ttLTiEsEri^t曲口血科T?t￡r>wn1.19E+SElfa]iBTEi-BBBQ.EQGQ酊B.32EI9H5E.9HE+BBEi.racrgaa3.E&E-t-HDE2.10EiQQEJ19E1HH5D.BBE+BSDZM.L±ffTLd.L125□ETECTO?D1FICE； 曰ITFIIHIhlFlWrE□ETECTDftIrt=ll：Petect&ETievei2Ifcdit*SfittingsErint虹嗣師IcirloaiLlpdftttS.?ttLTiEsEri^t曲口血科T?t￡r>wn1.19E+SElfa]iBTEi-BBBQ.EQGQ酊B.32EI9H5E.9HE+BBEi.racrgaa3.E&E-t-HDE2.10EiQQEJ19E1HH5D.BBE+BSDZM.L±ffTLd.L125□ETECTO?D1FICE； 曰ITFIIHIhlFlWrE□ETECTDftIrt=ll：E；LLIHINDU2TMTEMSITTSflTnfli9辭ECnET'lP1hEXELtfPfEI:=fI氷:蝸r"制具出hd卿13 ⑻wKWmis?站蝕mm-roMn -Ti.mTErnmini.叫理謝￡曲圖長擋駅0 p&asIH"1H.lmHOB=BLie?V:1：7777F->BaiLUHBn11SetEGt0￡Detvctcir￥iewez2□la図llD'lbtE：SettLuf?Eri.nlHLiid^r[txtZ^orillbd&teStttdiifzTrintVindanItutZdcitifa.Ee+KM氣IEIAU3<￥r5日電mtl.WUHlllQ工NCdljER=f-ITILLUHIHFlHCELUHir-liJUSINTEHSIT'fSfflJWT￥30EHli晅血5.[-SEflRMi:mDATIlfi.F:aiKE^IK⑺上曲駕￡魏荃￡（產(chǎn)“…fl，mnI5T呎“1FLi=M?:軋冋■?]lKIE：叭匪酣>IWXozt^rcusflTzorjidfa=iThffi'm翊□nsxBz紘sjKisi-mrs-i?r:iKF4喲圈r刪胡腳mt伍皿■腳?l砲昕""MHAHRrhimsiureta7EE0iiZrt■:.CU-FT.匚LRATHDNL口匚L顯然，發(fā)光強度的計算結(jié)果與說明書中給出的曲線相符得比較好。第二個問題，如果已知光源的詳細數(shù)據(jù)，如何對光源進行仿真。有些LED制造商免費提供ZEMAXSourceFile格式、有關(guān)LED產(chǎn)品的詳細光學性能數(shù)據(jù)。目前已知的這方面的造商有Osram（歐司朗）和Lumileds公司。這是Lumileds公司的頁面，從中可很方便地下載到ZEMAX格式的光線文件。1-JF???rLHFr ifr?Op""?HesifnKe-jctirci^riliiicro^^ft Fsflor^E口也區(qū)1如曲?!?HtiZl和帕工HQ**iHir^i9Qau'0-93劊用e擊*梅|曲、魚畫”口祥fiL|WT|送屯"3 4i0竝即:/VbHW1”EttLt>cl￡*i]-i-±EBl.^r!HE!Mir!CiEil?cidT^!EEiKlhi?!9Hi,V"i；|ii.L￡k]”i]Rid-■-吐”PHILIPS|.]?n5￡-an<^tnpllclryPHM.IP5LUMIILEDS[H€UBMrithH*Ti*plk?*wr8Rpn^rfdxr[H€UBMrithH*Ti*plk?*wr8Rpn^rfdxrfibMSTiidAiC蟲Ui山dW-伽咖曲■Hiibl啊卻*Wh歯?"afivrx[M*EhMcri片■曲龍如|CfitkM■EMER.?JT円T"lllN|lh1;電auxkiS<*IFf^nuri: |LUPECiHCifthTTFC'icudu-Nsd*lCUEJ-Wh?b?FYa-￡diUr^7nhH"5曲LiihEi^HKJ:IrrduiCyan麗甘MgmvHi/aEoi31NKIRra^VMiavKTAkii!LUvecMi口,.叩iOdhfape^nsnifta^jJ-lilLrfiIWW乞逐軒3AdCIC皿*DHG2C0LUhEOH iKiaikz“CyinSSTOZ4IT4Ma,[n??d?f-iapi-apfal?*Ui出*￡$心出fMick-fekn*p4*hE占d^arJe-hdifriiR￡a￡!I￥fJ*r?if■istFiUKlwnaiOpdcaJDesignRe&ourasLJXIOMU2-andLUKECXMK2EhTFf-C??tF載后，一定要將它以擴展名.dat存到{zemaxroot}/objects文件夾內(nèi)。例如，下載到LXML-PWW1_5M_Z.dat這個文件后（它對應的就是Lumileds公司的LED產(chǎn)品LXML-PWW1），將它存到{zemaxroot}/objects文件夾內(nèi)，然后運行ZEMAX,建立—非序列文件，將objecttype設為sourcefile:

ZEMAX中的sourcefile光源，其光線坐標、余弦和強度都是在由用戶提供的文件中定義的，這一特征可以保證在ZEMAX中創(chuàng)建由用戶定義的任意光源。在commentcolumn，必須填入包含光線數(shù)量的文件名。各參數(shù)的含義：Randomize?:如果設為0，將按文件中列出的順序?qū)饩€做常態(tài)追跡；如果設為非零值，則每對文件讀一次，或NSC編輯器中sourceobject的相關(guān)參數(shù)每變化一次，光線的順序就會被重新隨機化一次。但如果要對光線做隨機化處理，必須是在文件中的光線數(shù)量等于或少于1,000,000這個前提下。如果光線數(shù)量超過這個數(shù)，計算機的內(nèi)存就處理不了了。Total(units)：該值只用作參考，是用文件中定義的光源單位給出的總功率。該是由ZEMAX自動給出的，用戶不要去設定或改變它。每條光線的實際功率是由Power(units)項和所追跡的光線數(shù)量決定的。然后給光源加一個DetectorRect探測器。對光源進行追跡，得到的光源的空間和角度特性如下：3HTnm3HTnm,?：>ETBZTi]t2.帕CCEUPFACE1：；礎啡愿膚rDTA-IBLEL聞UXIEDItlUTFLHITSB怕卩占怡Ot-LtdurVi-ewei]l￡[id?.t?S^tliccsshrLiitnioxix^TulZoonVpd.-a.l4l￡[id?.t?S^tliccsshrLiitnioxix^TulZoonVpd.-a.l4S?ttLTc￡￡￡r:(xitVimdA/ Z-jan2JLU蠱丘二nouM.「一.<3EIE]ga：GOORDIWTTEyRLUE2JLU蠱丘二nouM.「一.<3EIE]ga：GOORDIWTTEyRLUE工曲圧PENTIlllE柑FrJCEATniYft3.K#：：?FACE加毆ffiinpii**1揺田刪訕冊尿沁；滋常訊；""HE吋1?:I>nn-?：rtsLunrrnusiwtrkitvywjfli9iMAarrxfflU.IE：EH?E.PHl-nr盤『『IF.室*!■酷苗賤亂關(guān)闘嚴匸"5K113HMTD.>^S?UHKTO血：]蘇 HQGUBBDHT.=M>■：DaKFrGURHTZJCTM1DPL由上述結(jié)果可見，由制造商提供的rayfile所包含的信息要比單純的datesheet豐富，從中可以看出一些精確輔助結(jié)構(gòu)。第三，如何創(chuàng)建幾何形狀復雜的光源。如上圖所示，是光源的"mini"模型，由10個部件組成。這個光源文件見{zemaxroot}/samples/non-sequential/sources/led_model.zmx。其編輯器如下圖：

譽J ialCoqbOEfhtEdi<*rEdit Erusm陽EwIefh衛(wèi)T?p? rcuvnc 1Incad*DfMl^cxxacn.TPdi-lcIwZPaKjizianTSJfeiU-mkK1迓如SffdLSKr；LEtBimra0DKflQDEiO.DKflOLi0.ODKflUD.OQDDDOI!5tandkEdLmiDIEX1□IKMDDDa.DDOOD口x.DDDoaaD.aaewe0!>?'EHETTEBK-3000G.DKflO'：'1.?&[■：■：■J口《匚?CTG￡ElA□Q[]_KMQDDa.pooaaoio.aDD?aD.4QDDDQJ1製細刃應WlILECFEim-EX0DOCMCiDDa.7000100?丄.上空回aD.dOObimTacrma1VQliaBtDTTJDIClVEIT-■s0DWMODO-fl.EWMOD3.oo?a■J5丄：皿之四^TiblCx?TTfcCF[UIkL?EJ.n.DDfiCiDD乩￡DDOQOflC^-liTuasK-VpIEirrac-1□ELWMCIM-fl.vwxinn■丄.-ESlXMa空TdiKTiKgLBCTIDI-1：UE1E-n0□DOOdDDT上DOOMdDDoaanjEwg10CjriindscrVpIKffTii?r￥IEEaLDK-30DD-fl.itmGD3.EDKC0?D.aaDDDOLIItuJ1Qb]?-rra□□IXXJdllDa.ddooddd.DDDoaaD.aODDQQ這個光源內(nèi)部由幾個object組成，包括:1.LED片，即左圖中紅色部分 2?電極絲，即右圖中紅色部分可直接對這種光源模型做追跡，同時可將所產(chǎn)生的光線存到光線數(shù)據(jù)庫中。在光線數(shù)據(jù)庫viewer中(Analysis>Database>RayDatabaseViewer)，可選定測試object，交把入射到該object上的所有光線作為一^新的sourceobject存起來。在需要時，可用source_fileobject來讀取該數(shù)據(jù)文件。Ray